淺談旋挖鉆機在橋梁樁基礎施工中的應用

摘要：旋挖鉆機是近些年進入中國的一種比較先進的鉆孔械具，它以其鉆進的尺度快，成孔質量好迅速占領了中國建筑業樁基礎施工的一席之地，成為橋梁樁基礎施工的主要方法，深受廣大橋梁建設人員的歡迎。通過旋挖鉆機在橋梁樁基礎施工中的實際應用，將旋挖鉆機的使用情況做一次總結。

關鍵詞：旋挖鉆孔 進尺速度 護壁材料

1 旋挖鉆機介紹

以湖南山河智能機械有限公司生產的SWDM-22旋挖鉆機為例加以說明。

1.1 主要參數：

①機械外形尺寸:長×寬×高16245×2265×3265mm。

②機械整體重量：50.7t。

③發動機功率：246w。

④轉速：2100轉/分鐘。

⑤最大扭矩：220kn.m。

⑥最大直徑：2000mm。

⑦鉆孔最大深度：66m。

⑧主卷揚提升力：180kn。

1.2 旋挖鉆機具有自行行走，對位的特點，可以減少對其他機械的依賴，提高工時效益。

1.3 使用范圍：以土層，砂層及砂加卵石層為主。

1.4 施工場地要求：旋挖鉆機鉆孔，要求鉆機場地平整，有足夠的出渣堆放地，充足的水源，滿足鉆孔施工要求。在現階段橋梁施工要求下，以上幾個條件通過開工前的準備工作均能達到要求，滿足鉆孔施工。

2 鉆孔施工

2.1 鉆機根據施工放樣埋設護筒，鉆機對位后應平穩開挖后主機身不能移動。旋挖鉆機鉆孔，由于鉆孔進尺較快，對于樁孔的護壁要求較高，特別砂層，砂加卵石地層要求尤為突出，所以在開始施工鉆孔前要充分考慮好護壁方案，準備好充足的護壁材料后方可進行鉆孔施工。在現有條件下，推薦使用膨潤土或纖維素材料為宜。通過多個工程項目施工取得滿意成果。

2.2 鉆孔過程中，要根據地層變化，孔內水位變化及時補充護壁材料，確保成孔順利進行。根據橋梁施工規范要求鉆孔樁內的水位一定要高于樁周圍的地下水位，并達到一定的差值，差值越大越有利于成孔，越有利于護壁材料充分吸附到護壁，并形成良好護壁，提高成孔質量為提高橋梁樁基質量打下良好的基礎。

2.3 詳細記錄鉆孔施工過程。

2.3.1 開鉆前，詳細了解設計文件給出的地址報告，了解地層結構及變化掌握第一手施工資料。

2.3.2 記錄鉆孔過程中每個深度（高程）的地層，地質情況。水位變化情況，護壁情況，掌握記錄鉆孔施工原始資料。

2.3.3 鉆孔完成后，應進行清孔，清孔時間、程度應根據實際情況而定。一般情況下土質地層成孔后應停機放置一定時間，待懸浮物落入孔底后將鉆頭緩慢放入孔內，清除回沉物。如果回沉物較多，可再次進行清空。砂層砂夾卵石，成孔后停機30分鐘后就可以清孔，清孔到成孔深度就可以進行下一步施工，這里是因為砂層，砂夾卵石層孔內懸浮物很少，且回沉速度較快、徹底，在較短的時間內就可以完成清空。

2.3.4 鉆孔清空完成后對孔徑的，垂直度深度進行檢測合格后應立即進行灌注砼施工。

3 旋挖鉆機鉆孔施工實例

3.1 京沈高速公路國際二標段大凌河大橋工程。

大橋位于遼寧省錦州市凌海境內，樁基有效長度40m，直徑1.4m，成孔深度在42m-44m之間。地質資料顯示，地表下1.5m-2.5m之間為風積砂，顆粒少呈粉狀，其下為砂夾卵石層，但卵石粒徑較大為200mm以上，密實保水性差。開始鉆孔初期采用正循環和反循環鉆孔均不能解決大粒徑卵石對鉆孔施工的影響，且鉆孔時間過長，采用沖擊鉆鉆孔方法又解決不了造漿質量問題且成孔質量較差，清孔時間過長。后采用旋挖鉆孔方法膨潤土加白灰造漿護壁，取得了良好的工時效益，混合漿體護壁質量好，保水性優良，可以有效地保證孔內水位而且不產生沉淀物。

成孔時間比其他鉆孔方式大大縮短，由原來的40小時到現在的3小時，由于鉆孔過程中沒有產生過多的懸浮物，鉆孔完成時在很短的時間內就可以完成清空的工序，很大程度上提高了施工進度。經過檢測旋挖鉆機鉆孔，成孔質量好，擴孔率低，可以減少不必要的浪費。

3.2 阜新市阿金公鐵立交橋工程。

阿金市公鐵立交橋工程位于遼寧省阜新市境內，大橋樁基有效長度27m，樁徑為1.5m，鉆孔深度為30m，地表下2m為地表土，其下為泥巖密度較大，地層穩定，保水性好。開始鉆孔初期投入少量膨潤土造漿護壁之后就不用加任何護壁材料相比其他地層鉆孔進尺較慢約為4m/h，由于鉆孔過程中產生的懸浮物較多故清空時間較長，但成孔質量好，無擴孔現象，護壁穩定，有利于下道工序施工。

3.3 朝陽-黑水高速公路老哈河大橋工程。

老哈河大橋位于遼寧省朝陽市境內，樁基有效長度為40-48m，樁徑為1.4m，成孔深度為53m-52m，地面下1m為風積砂。通過埋設鋼護筒置于孔外部，其下為黑粘土、黃粘土、及少量砂層，地層穩定。開始鉆孔時可投入少量的膨潤土造漿護壁，之后不需要加任何護壁材料就可以滿足鉆孔施工。相比其他地層，鉆孔進尺速度快，鉆孔速度為15m/h。孔內懸浮物較少，一般可在1小時內完成清空，孔壁穩定，有個別擴孔現象，但不影響樁基工程質量。

由于孔底有少量砂層，故旋挖鉆孔到砂層時應注意水位變化，必要時補充膨潤土加強護壁，確保鉆孔順利進行，避免擴孔、塌孔，影響成孔質量。

3.4 小什字街公鐵立交橋工程。

小什字街公鐵立交橋工程位于遼寧省沈陽市境內（在建）。大橋有效樁長為15m-32m，樁徑為1.5m，鉆孔深度為19m-36m，地面下1m為回填路面，可以通過埋設鋼護筒置于孔外，其下為細砂層、粗砂層，密度較小、不穩定、保水性差。

根據地層特點，采用旋挖鉆孔，纖維素護壁，同時充分保證孔內水位，要求有充分的水源，在滿足上述條件下進行鉆孔，進尺速度可達15m/h。由于纖維素護壁不產生任何回沉物。鉆孔過程中產生的懸浮砂礫又能及時落入孔底，故鉆孔完成后，清孔過程以完成，可以直接進行下道工序施工。由于纖維素成本很高，故提高了鉆孔成

本。

通過以上工程實例可以得知，旋挖鉆孔速度、成本較低、鉆孔質量可控。在橋梁磚基礎施工中廣泛使用，得到一致好評。對相對復雜地層的樁基礎可以參照上述幾種底層的施工方法綜合利用，亦會取得比較好的結果。特別是旋挖鉆機加壓系統的使用大大提升了它的使用范圍。

各類地層的旋挖鉆孔情況比照

4 旋挖鉆機存在一些問題

旋挖鉆機比較其他鉆孔方式有較大優勢得到廣泛使用但也存在一些問題。

4.1 旋挖鉆機自身體積大，運輸比較困難，需用大噸位運輸車輛。

4.2 旋挖鉆機工作需要較平整的作業面。

4.3 對于較復雜的地形尚不能自由使用，如流沙地層。由于進尺速度快、護壁不及時較易造成塌孔；地層比較堅硬的，如弱風化巖，鉆進就比較困難。而堅硬的巖石則無法鉆進或對機械損傷過大。

5 結束語

針對一個橋梁工程的樁基礎施工，應綜合考慮各種條件選用合理的鉆孔方法使提高工程進度、保證工程質量的前提，只有這樣才能夠取得滿意的成果。